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一、為什么要檢漏
泄漏和密封相對應(yīng)
很多情況下,我們需要密封住一定的空間,防止氣體或液體在壓力的作用下,流進(jìn)或流出這個(gè)空間。如真空設(shè)備(真空鍍膜機(jī),液晶注入機(jī),PVD,半導(dǎo)體外延等等),需要在真空條件下工作,要求在工作時(shí),空氣不能漏進(jìn)工作腔體,否則生產(chǎn)不能進(jìn)行,或者產(chǎn)生次品,浪費(fèi)人力物力。另外裝液體或氣體的容器(液壓氣瓶,氧氣瓶,空調(diào)冰箱中的雪種容器等等),要求在容器內(nèi)外存在壓差的情況下,不能有氣體或液體漏出。如果有漏,后果嚴(yán)重,一般會(huì)造成有效物資的浪費(fèi),如有毒物資、腐蝕性氣體漏出,甚至?xí)劤墒鹿省?br />這些對密封性有要求的產(chǎn)品或設(shè)備,在投入使用前,就要先進(jìn)行檢漏,使用中也要定期進(jìn)行檢漏檢查。
二、泄漏程度的量化
可簡單理解為:單位時(shí)間內(nèi),單位體積容器,壓強(qiáng)的變化。下面舉兩個(gè)例子,可以對漏率的大小有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。
例一、自行車胎有 4L 的容積,30 天內(nèi)胎壓從 3 bar 降到 2 bar,則漏率可量化為:
這種程度的泄漏是很嚴(yán)重的,這個(gè)漏率是很高的,用我們常用的檢漏方式就能檢測到漏點(diǎn):將車胎放入水中,有氣泡出來的地方就是漏點(diǎn)。
例二、冰箱 1 年內(nèi),雪種泄漏了10 克(分子量 102 g/mol),大約是 2.24 bar?l, 則漏率可量化為:
這種程度的泄漏對冰箱來說,是很嚴(yán)重的,但這樣程度的漏率用普通方法根本無法檢出。這時(shí)就需要用到檢漏儀或質(zhì)譜儀來檢查了。下面的內(nèi)容是檢漏儀的相關(guān)介紹。
三、檢漏儀檢漏的原理
氦質(zhì)譜檢漏儀是根據(jù)質(zhì)譜學(xué)原理,用氦氣作探索氣體制成的氣密性檢測儀器.其 質(zhì)譜原理如圖所示。
氦質(zhì)譜檢漏儀的質(zhì)譜學(xué)原理
燈絲發(fā)射出來的電子在電離室內(nèi)來回的振蕩,與電離室內(nèi)氣體和經(jīng)被檢件漏孔進(jìn) 入電離室的氦氣相互碰撞使其電離成正離子,這些離子在加速電場作用下進(jìn)入磁場,由于洛倫茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),形成圓弧形軌道,軌道半徑式中
由上式可知,當(dāng) R 、B 為定值時(shí),改變加速電壓可使不同質(zhì)量的離子通過磁場和接收縫到達(dá)接收極而被檢測。
四、氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏方式
氦質(zhì)譜檢漏儀的檢漏方式通常有兩種,一種為常規(guī)檢漏,另一種為逆擴(kuò)散檢漏。 逆擴(kuò)散原理如圖所示。逆擴(kuò)散檢漏是把被檢件接在分子泵出氣口一端,漏入的氦氣由 分子泵出氣口逆著泵的排氣方向進(jìn)入安裝在泵的進(jìn)氣口端的質(zhì)譜管內(nèi)而被檢測。這一 檢漏方式是基于分子泵對不同質(zhì)量的氣體具有不同壓縮比(氣體在分子泵出氣口壓強(qiáng) 與進(jìn)氣口壓強(qiáng)之比)即利用不同氣體的逆擴(kuò)散程度不同程度而設(shè)計(jì)的。
逆擴(kuò)散原理
逆擴(kuò)散方式檢漏允許被檢件內(nèi)壓強(qiáng)較高, BW-930 系列氦質(zhì)譜檢漏儀可達(dá) 1500Pa (一 般常規(guī)檢漏儀為 0.05Pa 以下), 適合檢大型容器或有大漏的器件, 也適合吸槍檢漏。逆擴(kuò) 散方式還具有質(zhì)譜室不易受污染,燈絲壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
1、吸槍法
被檢件充入高于大氣壓的探索氣體--氦氣, 檢漏儀的檢漏口連接稱之為吸槍的氣體采集器。當(dāng)被測件有漏時(shí), 泄漏的氦氣被吸槍吸入檢漏儀, 從而被檢測。吸槍在試件表面移動(dòng), 同時(shí)注視檢 漏儀漏率指示的變化, 一旦泄漏增加, 吸槍所指位置即漏點(diǎn)所在。因此吸槍法也是能確定漏孔位置的檢漏方法。
2、 真空箱法——測總漏率
將被檢件與儀器檢漏口聯(lián)接抽真空的真空腔體,在被檢件內(nèi)部充滿氦氣,如被檢件有漏孔,氦氣便由漏孔進(jìn)入真空腔體,最終達(dá)到質(zhì)譜管被檢測。所測漏率是被檢件的總漏率,不能確定有幾個(gè)泄漏點(diǎn)和每個(gè)漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。
3、 背壓法——測總漏率
電子元器件進(jìn)行氣密性檢測時(shí)常用背壓法。檢漏前用專用加壓容器向被檢件壓入 氦氣(由壓力和時(shí)間控制壓入的量) ,然后取出被檢件,吹去表面吸附氦后放入專用 檢漏罐中,再將檢漏罐聯(lián)接到檢漏儀的檢漏口上,對檢漏罐抽真空,實(shí)施檢漏。若器 件有漏,則通過該漏孔壓人的氦氣又釋放出來進(jìn)入檢漏罐,最終到達(dá)質(zhì)譜管。用這種方法測得的漏率也是總漏率。下圖為背壓法檢漏示意圖。
4、 真空噴氦法
真空噴氦法是最常見的檢漏方法,被檢件直接與檢漏儀相連,檢漏儀直接對被檢測工件直接抽真空,達(dá)到檢漏條件后,對被檢測工件可能的漏點(diǎn)噴吹氦氣,如存在漏點(diǎn),氦氣即進(jìn)入檢漏儀從而被探測到。
此方法可能會(huì)由于被檢工件體積增大而增加抽空設(shè)備。
博為氦質(zhì)譜檢漏儀推薦型號(hào):
五、示蹤氣體的選擇
對示蹤氣體的要求:
1. 無害,不能對人體或環(huán)境造成傷害
2. 品質(zhì)輕,惰性氣體, 能穿透微小細(xì)縫.
3. 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不會(huì)起化學(xué)反應(yīng)或易燃易爆
4. 最好是只有在空氣中含量盡可能少的氣體,才能滿足檢漏靈敏度方面的要求
一般檢漏都用氦氣(He)作為示蹤氣體,也有用氫氣(H2)作為示蹤氣體的。
氫和氦都是比較理想的示蹤氣體:空氣中的含量少,質(zhì)量輕, 運(yùn)動(dòng)速度快,同等條件下,直線運(yùn)動(dòng)距離長。實(shí)際使用中,也相對比較容易獲取,可以大量使用。但氫氣在使用中有一定的安全問題,所以實(shí)際大部分檢漏使用的是氦氣。
六、檢漏儀的構(gòu)造
氦質(zhì)譜檢漏儀實(shí)際上可以說是一個(gè)檢氦儀,通過檢測氦氣的含量來確定是否有泄漏。而對氦的檢測則使用的是質(zhì)譜儀,是只檢測氦的專用質(zhì)譜儀,這種質(zhì)譜儀將其它質(zhì)量數(shù)的氣體都屏蔽掉了。
質(zhì)譜示意圖如下圖:
質(zhì)譜儀要想正常工作,需要真空環(huán)境。至少要在 10-3 mbar 以下,空氣的流動(dòng)才體現(xiàn)為分子流,質(zhì)譜儀才能穩(wěn)定正常工作。所以檢漏儀中還有一套高真空系統(tǒng)。
氦質(zhì)譜檢漏儀的真空系統(tǒng)圖:
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